De gemiddeld jaarlijkse waterbalans van bos-, heide- en graslandvegetaties

(1)

DE GEMIDDELD JAARLIJKSE WATERBALANS VAN BOS-, HEIDE- EN GRASLANDVEGETATIES

P.H.B, de Visser W. de Vries

Rapport nr. 2085 w

Stichting voor Bodemkartering, Wageningen

(2)

INHOUD Biz.

VOORWOORD 11

SAMENVATTING 13

1 Inleiding 17

1.1 Aanleiding tot het onderzoek 17

1.2 Doel van het onderzoek 18

1.3 De onderzochte combinaties van bodemgebruik en 19 bodemtype

1.4 Inhoud van het rapport 21

2 MODELBEREKENING MET SWATRE 23

2.1 Simulatie van het watertransport 23

2.2 De bovenrandvoorwaarden 24 2.2.1 Interceptie 24 2.2.2 Potentiële evapotranspiratie 26 2.3 De wateronttrekkingsfunctie 28 2.4 Onderrandvoorwaarden 30 2.5 Startwaarden 30

3 BEREKENING EN BEPALING VAN INVOERGEGEVENS 31

3.1 Benodigde gegevens 31 3.2 Meteorologische gegevens 31 3.3 Gewasspecifieke gegevens 32 3.3.1 Gewasparameters 32 3.3.2 Bewortelingsdiepte en bewortelingspatroon 38 3.4 Hydrologische gegevens 40 3.4.1 Grondwaterstand-afvoerrelaties 41 3.4.2 Grondwaterstandsverloop 43 3.5 Bodemfysische gegevens 47

(3)

Biz.

4 RESULTATEN EN DISCUSSIE 53

4.1 De jaarlijkse waterbalans 53

4.2 Seizoensdynamiek in de waterbalans 59

4.3 Het wateropname patroon en de fluxverdeling 66 met de diepte

5 GEVOELIGHEIDSANALYSE 73

5.1 Neerslagverdeling over het jaar 73

5.2 Waterverdeling met de diepte 75

5.3 Grondwaterstandsverloop over het jaar 76

5.4 Bodemfysische parameters 78

6 DE BRUIKBAARHEID VAN DE MODELUITKOMSTEN 81

LITERATUUR 83

BIJLAGEN:

1. Profielschetsen van de onderscheiden bodemeenheden 87 2. Berekende waarden voor de waterflux, wateronttrekking 111

en vochtgehalte op kwartaalbasis in de onderscheiden lagen van de verschillende bodem-vegetatie eenheden

FIGUREN:

2.1 Het verloop van de reductiefactor a (h) als functie van 29 de drukhoogte. Voor de waarden van h^ t/m h^ zij verwe

zen naar de tekst

3.1 Neerslagverdeling van de weerjaren de Bilt 1973 en Beek 33 1980

3.2 Het gesimuleerde grondwaterstandsverloop onder een vlak- 43 vaaggrond voor standaardwaarden (1) en geoptimaliseerde

(4)

Biz.

3.3 Het berekende grondwaterstandsverloop voor vijf Gt-klas-sen met de indices methode

3.4 De bodemfysische schematisatie van de doorgerekende bodemprofielen

4.1 Cumulatieve waarden van de infiltratie, actuele évapora-transpiratie, waterberging en totale waterafvoer (efflux + evapotranspiratie) voor een holtpodzol onder bos

TABELLEN:

1.1 De combinatie van bodemgebruik en bodemtype waarvoor de waterbalans is doorgerekend

3.1 Benodigde invoergegevens voor SWATRE

3.2 Gemiddelde 30 jarige neerslag (mm jr"^) bij (hoofd)-weerstations in Nederland

3.3 Literatuurwaarden voor het netto neerslagoverschot (NN), de actuele evapotranspiratie ET , de actuele _a

transpiratie Et en de interceptie-verdamping Ei van _£1 bos, gras en heide in procenten van de neerslag 3.4 Waarden voor de gewasfactor (f^) in afhankelijkheid

van het seizoen

3.5 Waarden voor de fractie bodemevaporatie (f2) in afhan kelijkheid van het seizoen

3.6 Berekende en uit de literatuur verkregen waarden voor de interceptie als percentage van de bruto-jaarneer slag bij de gebruikte literatuurwaarden voor de tran-spiratie-interceptie ratio f^ en de interceptie-capa citeit (S ) _c

3.7 Procentuele verdeling van fijne wortel-biomassa over de bodemcompartimenten voor naaldbos

3.8 Procentuele verdeling van fijne wortel-biomassa over de bodemcompartimenten voor loofbos

46 51 65 20 31 32 34 35 36 37 39 39

(5)

Biz. 40 41 42 45 47 48 53 55 55 57 58 59 60 3.9 De relatie tussen GHG, GVG, GLG en grondwateraandui

dingen op de bodemkaart 1:250 000

3.10 Waarden van a , ß _{en 7 voor een aantal zandgebieden in} Nederland (naar Ernst & Feddes, 1979)

3.11 Verkleining van het bergingsverschil over het hydro logische jaar door het bijstellen van de parameters a en ß _{van de grondwaterstand-afvoerrelatie}

3.12 Het berekende grondwaterstandsverloop (cm onder maai veld) voor 5 Gt-klassen op basis van geïndexeerde ge gevens van stambuis L14

3.13 Indeling van de gebruikte bouwstenen uit de 'Staring reeks' naar leem, organische stof en mediaan van de zandfractie (M50) (naar Wösten et al., 1987)

- 1 3 - 3

3.14 Waarden van K (cm d ) en 9 (cm cm ) voor de onder scheiden bouwstenen voor bovengronden (B) en onder gronden (0) bij 13 waarden van h

4.1 De interceptie, potentiële transpiratie en bodemevapo ratie, van de doorgerekende vegetatietypen (mm jr ) 4.2 De doorval en infiltratie (mm jr" ) van de onderschei

den vegetatietypen

4.3 De actuele transpiratie en het neerslagoverschot (mm jr~^) van de doorgerekende combinaties aan bodem en vegetatie

4.4 Berekende gemiddelde actuele transpiratie (mm jr ) van douglas, grove den, loofbos en heide bij diverse Gt-klassen

4.5 De berekende jaarlijkse waterberging (mm) op basis van het verschil tussen netto-neerslagoverschot onder de wortelzöne en totale jaarlijkse efflux op 80 cm diepte

4.6 De seizoensdynamiek in doorval van regenwater (mm

jr"1) ^

(6)

Biz.

A.8 De seizoensdynamiek in infiltratie van regenwater 61 (mm jr *)

4.9 De seizoensdynamiek in de actuele transpiratie 61 (mm jr 1)

4.10 Opwaartse fluxen (nun), berekend voor de onderrand 66 van de wortelzône in kwartaal drie bij douglas

4.11 De berekende actuele transpiratie (mm jr als func- 67 tie van de diepte voor de onderscheiden bos-bodem

combinatie

4.12 De fluxverdeling met de diepte (mm jr voor de 69 onderscheiden bos-bodem combinaties

5.1 Waterbalans termen (mm jr van een haarpodzol 74 onder grove den per kwartaal en op jaarbasis voor de

twee doorgerekende neerslagjaren Beek (1980) en de Bilt (1973)

5.2 Transpiratie-onttrekking aan een haarpodzol onder 75 grove den (mm jr ^) voor een gestandaardiseerde, een

gemeten en een uniforme wortelverdeling

5.3 Waterbalans van de haarpodzol onder grove den (mm 77 jr *) bij verschillende grondwaterstandsverlopen over

het jaar

5.4 De jaarlijkse transpiratie, bodemevaporatie, efflux en 79 waterberging (mm jr ^) onder een haarpodzol (Z12) en

een duinvaaggrond (Z27) bij gebruik van gestandaardi seerde en gemeten bodemfysische gegevens

(7)

(8)

VOORWOORD

De waterbalans van bos- en heide op zandgronden vormt een belangrijke bron van studie in het kader van onderzoek naar de relatie tussen transpiratie en groei. Daarnaast is inzicht in de waterbalans van bös en heide ecosystemen van belang voor het verkrijgen van inzicht in de nutriënten kringloop in deze systemen en het effect van zure atmosfe rische depositie hierop.

In dit rapport is derhalve de waterbalans van een relatief groot aantal combinaties van bos- en heide op zandgronden berekend met behulp van het simulatiemodel SWATRE. De verschillende waterbalans termen vormen

invoer voor het bodemverzuringsmodel RESAM, dat bij STIBOKA is ontwik keld teneinde op nationale schaal het lange termijn effect van ver schillende emissie scenario's op de bodemvochtsamenstelling te voor spellen. De simulaties zijn uitgevoerd door Drs. P.H.B, de Visser, werkzaam bij de Landbouw Universiteit, die deze studie tijdelijk ver richtte op basis van financiering vanuit het Nationaal Programma Zure Regen. De data verzameling ten behoeve van de simulaties alsmede de rapportage werd verzorgd door Drs. de Visser en ondergetekende.

(9)

(10)

SAMENVATTING

In het kader van het Nationaal Programma Zure Regen is bij de Stichting voor Bodemkartering het bodemverzuringsmodel RESAM ontwikkeld. RESAM zal op nationale schaal worden toegepast bij het berekenen van het lange termijn effect van verschillende emissie scenario's op de bodem-vochtsamenstelling. De verschillende hydrologische processen die het watertransport en daarmee het elementtransport bepalen worden in RESAM niet expliciet gesimuleerd maar vormen modelinvoer. Om deze reden is net behulp van het hydrologische simulatiemodel SWATRE de gemiddeld jaarlijkse waterbalans van een groot aantal bos en heide ecosystemen op zandgronden berekend. Bij bos is daarbij onderscheid gemaakt in een drietal bostypen namelijk douglas, grove den en eik. Tevens is gekeken naar een aantal combinaties van grasland met natte zandgronden en veen gronden (blauwgraslanden) alsmede een aantal kale zandgronden (zandver stuivingen). Het totaal aantal onderscheiden zandgronden is 14. Het to taal aantal doorgerekende combinaties bedraagt 58. Hierbij gaat het om vegetatie-bodem combinaties die vrijwel allemaal in het kader van de verzuringsproblematiek met RESAM zullen worden doorgerekend.

In het rapport is een samenvatting gegeven van het model SWATRE, waar bij wordt ingegaan op de simulatie van watertransport en wateronttrek king alsmede de opgelegde boven- en onderrandvoorwaarden en startwaar den. De waterbalans van de onderscheiden vegetatie-bodem combinaties is doorgerekend met het neerslagjaar de Bilt 1973 met een jaarlijkse neer slag van 779 mm wat overeenkomt met het 30 jaarlijkse gemiddelde voor Nederland. De verschillende gewasparameters die de potentiële ver damping bepalen alsmede de verdeling daarvan over interceptie, bodem evaporatie en transpiratie zijn deels gebaseerd op literatuurgegevens en deels op calibratie. De data die gebruikt zijn voor calibratie heb ben daarbij betrekking op literatuurwaarden voor de verschillende wa terbalanstermen. Gegevens over de wortelverdeling met de diepte die in hoge mate de wateropname verdeling en daarmee de fluxverdeling bepalen zijn gebaseerd op literatuuronderzoek en veldonderzoek in een aantal douglas-opstanden. Bij de invoer van het grondwaterstandsverloop over het jaar is gebruik gemaakt van metingen van DGV-TNO in een grondwater

(11)

standsbuis onder bos waar de begin- en eindwaarde van de grondwater stand nauwelijks verschillen (gering bergingsverschil). Het verloop heeft betrekking op het gekozen hydrologische jaar 1973 in een bodem met grondwatertrap (GT) VII dat wil zeggen diep ontwaterd. Bij andere Gt-waarden was onder bos geen meting waarbij aan bovenstaande eis werd voldaan. Derhalve is een grove schematisatie gemaakt met betrekking tot de gemiddelde hoogste en gemiddelde laagste grondwaterstand (GHG en GLG) van elk bodemtype op basis van de bijbehorende dominante grondwa tertrap. Vervolgens is voor alle onderscheiden bodems het grondwater standsverloop gerelateerd aan het eerdergenoemde stambuisverloop met behulp van een index methode waarin de informatie over GHG en GLG is verwerkt.

De benodigde bodemfysische gegevens (K(h) en 0(h) relaties) per onder scheiden bodemcompartiment (horizont) en bodemtype zijn afgeleid uit vertaalfuncties met textuur (lutum- en leemgehalte en M50) en organi sche stof gehalte. Daarbij is voornamelijk gebruik gemaakt van de zogenaamde "Staringreeks".

Uit de simulatieberekeningen volgt dat de jaarlijkse waterafvoer (ef flux) onder bossen vrijwel volledig wordt bepaald door interceptie en transpiratie. In naaldbossen zijn beide verdampingstermen van gelijke orde van grootte (gemiddeld ca. 300 mm). In loofbos is de interceptie duidelijk lager dan in naaldbos (ca. 175 mm). Dit geldt in nog sterkere mate voor de interceptie van heide en gras (respectievelijk ca. 75 en 45 mm). De transpiratie neemt gemiddeld enigszins toe in de richting heide, grove den, douglas, loofbos, grasland. Verder neemt de transpi ratie duidelijk toe naarmate de grond natter is. Gemiddelde

transpira-£

tieverschillen onder bos tussen Gt III en Gt VII bedragen ca. 100 mm of meer. Dit komt ook tot uiting in de lagere efflux op natte gronden. Onder de meeste bodemtypen bedragen de maximale transpiratie verschil len tussen vegetaties niet veel meer dan 50 mm met uitzondering van het vefschil tussen heide en gras wat tot 100 mm kan oplopen. Aangezien de interceptie verschillen veel groter zijn neemt de efflux derhalve dui delijk toe in de richting naaldbos, loofbos, korte vegetaties (heide, gras). Bodemevaporatie is in het algemeen gering en is onder heide en gras van dezelfde orde van grootte als interceptie (respectievelijk ca.

(12)

85 en 35 mm). Onder bos is bodemevaporatie echter vier tot zes maal zo laag als interceptie. Waarden variëren van ca. 55 mm voor douglas en loofbos tot ca. 75 mm voor grove den. Relatief hoge bodemevaporatie waarden van ca. 200 mm zijn gesimuleerd voor kale grond. Aangezien het hier echter de enige verdampingsterm bedraagt is de efflux in deze grond toch het hoogst (ca. 600 mm).

Uit de gevoeligheidsanalyses blijkt dat de neerslagverdeling over het jaar weinig invloed heeft op de jaarlijkse waterbalans. Op seizoensba sis kunnen de verschillen in infiltratie en efflux wel groot zijn maar de totale transpiratie wordt nauwelijks beïnvloedt. Deze blijkt vrijwel volledig op te treden in het zomerseizoen (april tot september). De invloed van de wortelverdeling van het grondwaterstandsverloop bij een gegeven Gt blijkt eveneens weinig invloed te hebben op de jaarlijkse waterbalans. Wel blijkt het wateropname patroon vrijwel volledig be paald te worden door de wortelverdeling. Conform de veronderstelde wor- • telverdeling is het gesimuleerde wateropname patroon in naaldbossen derhalve sterker bovenin geconcentreerd dan in loofbossen (eik) terwijl de wateropname in heide en gras vrijwel uniform is in de wortelzône. De invloed van bodem fysische parameters blijkt tenslotte wel zeer groot te kunnen zijn op de gesimuleerde transpiratie en efflux. Het is waar schijnlijk dat de gemiddelde 0(h) en K(h) relaties voor de bouwstenen

van de Staringreeks gunstiger zijn dan die welke in bosgronden wordt

gevonden. Als gevolg hiervan is de werkelijke transpiratie van bossen waarschijnlijk wat lager terwijl de efflux hoger is.

(13)

(14)

1 INLEIDING

1.1 Aanleiding tot het onderzoek

In het kader van het "Nationaal Programma Zure Regen" wordt een model ontwikkeld waarmee de gehele keten vanaf verzurende emissies tot en met de effecten op het milieu en de schade daarvan, in een aantal afzonder lijke modules wordt beschreven. Doel van dit model is met name het vor men van een integratie kader voor het verzuringsonderzoek en het aange ven van de effectiviteit van beleidsmaatregelen. In dit verband is bij de Stichting voor Bodemkartering een voorlopig bodemverzuringsmodel ontwikkeld waarmee o.a. de samenstelling van bodemvocht wordt voorspeld °p basis van de zure depositie (de Vries, 1987; de Vries et al., 1988). Het model is gericht op lange termijn (ca. 50-100 jaar) voorspelling van de bodemvochtsamenstelling bij verschillende emissie scenario's. De schaal van de voorspelling is nationaal. Derhalve wordt in eerste in stantie gewerkt met gemiddelde situaties wat betreft het klimaat (o.a. regenval) en is gekozen voor een tijdstap grootte van een jaar.

In het voorlopige model zijn met uitzondering van kationomwisseling alle relevante hydrologische, biologische en chemische processen opge nomen. Daarbij is echter een sterk vereenvoudigde aanname gemaakt dat hydrologische en biotische chemische processen boven of aan het maai veld plaatsvinden. De hydrologie is derhalve versimpeld tot het opgeven

van een gemiddeld netto neerslagoverschot voor een bepaalde combinatie

van bodemgebruik (vegetatie) en bodemtype. Deze aanname heeft echter tot gevolg dat recycling van voedingselementen (zoals Ca, Mg en K) via bladval, bladuitloging, mineralisatie en opname nauwelijks invloed heeft op de concentraties van deze elementen in het bodemvocht (de Vries et al., 1988). Inmiddels is kation omwisseling in,het model inge bracht en wordt het nutriënt opname patroon gesimuleerd in afhankelijk heid van de diepte (de Vries en Kros, 1989). Derhalve is het noodzake lijk inzicht te hebben in het watertransport (water opname patroon) van de verschillende ecosystemen die in het kader van verzuring worden doorgerekend.

(15)

1.2 Doel van het onderzoek

Doel van de onderhavige studie is om een indruk te krijgen van de wa terbalans in de meest voorkomende (bos) ecosystemen in Nederland bij een gemiddeld neerslag jaar. Centraal staat hierbij het verkrijgen van inzicht in:

- De waarden van het jaarlijkse netto neerslagoverschot.

- De verdeling van verdamping over interceptieverdamping, bodemevapo ratie en transpiratie (wateropname).

- Het verloop van het vochtgehalte en de wateropname (en daarmee de waterflux) met de diepte.

Kwantitatieve kennis van deze hydrologische processen en variabelen verhoogt het inzicht in stoftransport in de bodem. Behalve in het kader van verzuring is deze kennis tevens van nut bij de bestudering van voe dingskringlopen in bos ecosystemen.

Voor de berekening van de genoemde variabelen is gebruik gemaakt van het hydrologische simulatie model SWATRE, dat ontwikkeld is door Feddes et al. (1976) en verder uitgebreid door Belmans et al. (1983) en van Grinsven et al. (1987). De berekende waarden vormen een directe invoer in het bodemverzuringsmodel RESAM.

Een nevendoeleind van de studie is het gebruik van het model SWATRE voor het uitvoeren van een gevoeligheidsanalyse op de model invoer te weten:

- Meteorologische gegevens : neerslagverdeling over het jaar - Vegetatiespecifieke gegevens : de wortelverdeling met de diepte - Hydrologische gegevens : het grondwaterverloop over het jaar - Bodemfysische gegevens : pF waarden en K-h relaties per

(16)

1.3 De onderzochte combinaties van bodemgebruik en bodemtype

Het bodemgebruik is beperkt tot de qua areaal belangrijkste natuurlijke vegetaties, te weten:

- douglas (inclusief fijnspar)

- grove den (inclusief Corsicaanse en Oosterijkse den) - loofbos (eik, beuk, lariks)

- heide (inclusief duinvegetaties) • graslandvegetaties (blauwgraslanden)

- zandverstuivingen (kale grond)

Wat betreft de bovengrondse hydrologie kunnen een aantal bostypen wor den samengevoegd, zoals fijnspar en douglas, (rekeneenheid "douglas") en Corsicaanse, Oosterijkse en Grove den (rekeneenheid "grove den"), welke alleen ongeveer dezelfde interceptie- en transpiratie eigenschap-Pen bezitten (Brechtel en Scheele, 1982). De rekeneenheid "loofbos" be vat in de berekeningen de hydrologische eigenschappen van de inlandse eik, welke meer dan 80% van het loofbosareaal beslaat. De uitkomsten

2ijn echter tevens toepasbaar verondersteld voor de beuk. Tevens zijn

de vegetatietypen Heide en Gras onderscheiden waarbij de bovengrondse hydrologie van duinvegetaties gelijk verondersteld is aan die van hei de. De rekeneenheid Gras bestaat uit oligotrofe veenvegetaties (blauw-S^aslanden), die als kwetsbaar worden beschouwd ten aanzien van atmos ferische depositie en in dit onderzoek zijn betrokken. Deze vegetaties

vormen een lichte uitbreiding van de vegetaties die in het kader van

Het verzuringsmodel worden doorgerekend (de Vries et al., 1988). ^e bodemtypen zijn beperkt tot de belangrijkste kalkloze zandgronden aangezien deze ca. 80 à 90 % van het Nederlandse bos, heide en duin areaal beslaan en tevens het meest gevoelig zijn voor verzuring (de

v*ies et al., 1988).

Profielschetsen van de betreffende bodemtypen met informatie over grondwaterstandsverloop, profielopbouw en bodemkenmerken per horizont (organische stof, textuur) zijn gegeven in bijlage 1. Een overzicht van

de doorgerekende combinaties van bodemgebruik en bodemtype is gegeven in Tabel 1.1.

(17)

Tabel 1.1 De combinatie van bodemgebruik en bodemtype waarvoor de waterbalans is doorgerekend

Bodem- Bodemgebruik (vegetatie)

type

Douglas Grove den Loofbos Heide Grasland Kaal

Z5 X X X X Z6 X X X X Z8 X X X X Z8g X X X X Z8x X X X X Z12 X X X X Z13 X X X X Z16 X X X X Z18 X X X X Z20 X X X X X Z21 X X X X X Z23 X X X X Z27 X X Z28 X X V7 X x x X

De codering van de bodemtypen is gebaseerd op de bodemkaart van Neder land, schaal 1:250.000. Een korte verklaring van de gebruikte code is gegeven in onderstaand overzicht:

Z5, Z6 : Fijzandige en grofzandige zeer diep ontwaterde holtpodzol-gronden

Z8, Z8g, : Fijnzandige matig ontwaterde veldpodzolgronden met respec-Z8x tievelijk dekzand, grind en keileem in de ondergrond Z12, Z13 : Fijnzandige en grofzandige diep tot zeer diep ontwaterde

veldpodzol- en haarpodzolgronden

Z16 : Fijnzandige diep ontwaterde enkeerdgronden

Z18 : Fijnzandige matig diep ontwaterde loopodzolgronden Z20 : Fijnzandige zeer ondiep ontwaterde beekeerdgronden

(18)

Z21 : Fijnzandige ondiep ontwaterde gooreerdgronden Z23 : Fijnzandige ondiep ontwaterde vlakvaaggronden

Z27, Z28 : Fijnzandige en grofzandige zeer diep ontwaterde duinvaag-gronden

V7 : Vlierveengronden

Voor douglas en loofbos is aangenomen dat deze niet of nauwelijks

voorkomen op stuifzanden (vlakvaaggronden; Z23 en duinvaaggronden; 121, 228) terwijl de kale grond daar juist toe is beperkt. Wat douglas be treft is het overigens ook onwaarschijnlijk dat die voorkomt op slecht ontwaterde gronden (Z20, Z21 en Z23) terwijl de (blauw) graslanden daar juist toe zijn beperkt.

Het werkelijk aantal doorgerekende combinaties is geringer dan in Tabel 1.1 is aangegeven aangezien een aantal bodemprofielen fysisch gezien vrijwel geheel identiek bleken te zijn. Hier zal in hoofdstuk 3.5 op ingegaan worden.

1.4 Inhoud van het rapport

In hoofdstuk 2 wordt ingegaan op de berekeningsmethode van het hydrolo gisch simulatie-model SWATRE. Dit betreft met name de simulatie van het watertransport en de boven- en onderrandvoorwaarden van het model. De benodigde modelinvoer wordt besproken in het derde hoofdstuk. Daarbij wordt onderscheid gemaakt in meteorologische gegevens (neerslag, open-waterverdamping), gewasspecifieke gegevens (gewasparameters, intercep tiecapaciteit, bewortelingspatroon), hydrologische gegevens (grondwa terverloop) en bodemfysische gegevens (pF-curve, K-h relatie). Het

vierde hoofdstuk bevat de modelresultaten. Dit betreft ^owel de jaar lijkse waterbalans als het wateropname patroon (met daarop gebaseerd de waterflux) met de diepte en de tijd (de seizoensdynamiek). Hoofdstuk 5 geeft een gevoeligheidsanalyse van de modeluitvoer op de genoemde in-voerparameters. In hoofdstuk 6 worden tenslotte een aantal conclusies getrokken m.b.t. de bruikbaarheid van de modeluitvoer en de gevoelig heid van de resultaten voor invoerparameters.

(19)

(20)

2 MODELBEREKENING MET SWATRE

2.1 Simulatie van het watertransport

Voor de berekening van het watertransport in de geselecteerde bodem types werd gebruik gemaakt van het hydrologische simulatiemodel SWATRE. Dit model is ontwikkeld op het ICW door Feddes et al. (1978) en uitge breid door Belmans et al. (1983). Het model is gebaseerd op de .stro mingsvergelijking van Darcy (1) en de continuïteitsvergelijking (2).

J - -K(h) [ dh/dz + 1 ] dh/dt - -1/C(h) . dJ/dh - S(h)/C(h) met: J - flux K(h) - capillair geleidingsvermogen C(h) - de differentiële vochtcapaciteit (d9/dh) h - drukhoogte 9 - vochtgehalte

S(h) - 'sink term'; onttrekking door planten wortels

z — variabele diepte t - variabele tijd

Stapgrootte van de simulatie is 0.1 dag. Maximaal 5 verschillende bo-demhorizonten, met onderling verschillende bodemfysische eigenschappen, kunnen onderscheiden worden. Het aantal compartimenten in het profiel waartoe de berekeningen zich beperken is maximaal 40. In deze studie is meestal een compartimentsdikte van 10 cm aangehouden, tenzij anders vermeld. Het potentiaalverloop in het profiel wordt berekend aan de hand van knooppunten, ieder gelegen midden in een compartiment.

Per bodemhorizont zijn de h(0)- en K(Ö)-relaties noodzakelijk, welke in getabelleerde vorm worden ingevoerd in het model. Het capillair gelei dingsvermogen (K) en vervolgens de flux, wordt berekend op de comparti mentsgrens tussen 2 knooppunten. Hiervoor wordt het geometrisch gemid delde genomen van de K(6)-waarde van de 2 knooppunten.

(cm d (cm d (cm) (cm) / 3 "3s (cm cm ) 3 -3 -1 (cm cm d ) (cm) (d)

(21)

2.2 De bovenraridvoorwaarden

Voor het oplossen van de differentiaalvergelijkingen in het model zijn opgelegde boven- en onderrandvoorwaarden noodzakelijk. De bovenrand-voorwaarden hebben betrekking op de hydrologische processen die zich afspelen op het grensvlak lucht-bodem. Dit betreft enerzijds de inter ceptieverdamping (E^) die met de neerslag (P) de invoer aan het bodem oppervlak bepaalt en anderzijds de evapotranspiratie, d.w.z. de som van bodemevaporatie en gewastranspiratie, die de waterontrekking uit de bo dem reguleert. Genoemde processen te samen bepalen de waterbalans van een bosecosysteem. De bovenrandvoorwaarden in SWATRE betreffen dus: - De infiltratie aan het maaiveld (neerslag minus interceptie

verdamping

- Potentiële evapotranspiratie, verdeeld over: potentiële bodemevapo ratie en potentiële transpiratie van het gewas

Interceptie verdamping en evapotranspiratie worden apart behandeld waarbij tevens de interactie van beide processen aan de orde komt.

2.2.1 Interceptie

Interceptie verdamping vanaf het kronendak bepaalt de netto neerslag (doorval en stamafvoer) naar het bodemoppervlak. Doorval is daarbij te verdelen in vrije doorval dat direct de bosbodem bereikt, zonder met de boom in aanraking te komen, en doordrup die via bladeren, twijgen en takken de bosbodem bereikt. Teneinde de hoeveelheid doorvalwater voor de genoemde bosecosystemen op dagbasis te berekenen, is gebruik gemaakt van een dynamische simulatie van de interceptie volgens Massmann

(1983). Deze berekent de interceptie per regenbui volgens:

S (1-B.E ) _c _o Ei + Eo T (3) (l-p)R) met: Ei - interceptie-verdamping (mm) S - interceptie-capaciteit (mm) c .1

(22)

E - gemiddelde evaporatie-snelheid vanaf het tijdstip waarop de bui begint totdat de doordrup ophoudt T — tijdsduur vanaf het begin van een bui totdat de

doordrup ophoudt B — parameter

p - coëfficiënt van vrije doorval

Bij de berekening is aangenomen dat het kronendak volledig gesloten is (p - 0) en voor B is een waarde van 0.75 aangehouden. Hoewel B waar

schijnlijk variëert met opstands- en neerslag-karakteristieken, ver kreeg Massman (1983) goede resultaten door deze waarde te gebruiken. De waarden van R en Eq in vergelijking (3) zijn gegeven op uurbasis.

Het KNMI registreerd gegevens over neerslag en evaporatie echter op dagbasis. Het aantal buien per dag en de evaporatie waarden tijdens een bui zijn dus niet bekend. Teneinde toch een interceptie op dagbasis te kunnen berekenen is verondersteld dat.

1. De neerslag per dag als één aaneengesloten bui valt

2. De waarde van E op uurbasis gelijk is aan de dagwaarde vermenig vuldigd met een correctiefactor die gelijk gesteld is aan 0.1.

De argumentatie voor de waarde van 0.1 (en niet 1/24) is dat evaporatie "voornamelijk overdag optreedt en wel gemiddeld gedurende 10 uur en

buien vaak overdag ('s ochtends) vallen. Binnen realistische grenzen (0.05-0.10) blijkt de waarde van de correctiefactor overigens weinig

invloed te hebben op de berekende interceptieverdamping. Hetzelfde geldt voor de waarde van B waarvan de gevoeligheid is vastgesteld in een range tussen 0.5 en 1.0.

De berekende interceptie-verdamping met vergelijking (3) wordt de bruto-interceptie genoemd. Als het bladerdek nat is wordt de transpira tie echter onderdrukt. Wanneer de waarde voor de onderdrukking van de

transpiratie in mindering wordt gebracht op de bruto-interceptie dan spreekt man van netto-interceptie. Deze verdamping van interceptie water vormt samen met de evapotranspiratie de totale verdamping (van Grinsven et al., 1987).

(mm hr ^)

(hr) (-) (-)

(23)

2.2.2 Potentiële evapotranspiratie

In SWATRE bestaan drie opties voor de berekening van de potentiële eva potranspiratie n.l. de Penman-, Priestley/Taylor- en Rijtema/Monteith-vergelijking. Voor deze studie is de potentiële evapotranspiratie bere kend door de Penman-open-water verdamping zoals berekend bij het KNMI te vermenigvuldigen met een gewasfactor. Feitelijk geeft de Penman-vergelijking het verdampingsproces van bossen niet goed weer omdat hier in alleen rekening gehouden wordt met de atmosferische weerstand, die bij korte gewassen (b.v. gras) overheersend is, maar niet met de gewas weerstand, zoals de invloed van huidmondjes en cuticula die bij bossen een overheersend effect heeft. Hetzelfde bezwaar geldt overigens de Priestley/Taylor vergelijking. Hoewel de Montheith-Reitema-verdampings-functie het best geschikt is voor de berekening van gewas-specifieke transpiratie, aangezien de emperische gewaseigenschappen hierin verdis conteerd worden, is voor de KNMI-Penman-verdamping gekozen door afwe zigheid van in situ-veldwaarnemingen. Toepassing van een gewasfactor in combinatie met de Penman vergelijking voor transpiratie berekeningen is bovendien een redelijke benadering omdat, door natuurlijke selectie de transpiratie van veel boomsoorten in dezelfde orde van grootte ligt (Roberts, 1983). Onderscheid in bodemevaporatie en transpiratie is ge

maakt op basis van de bodembedekkingsgraad.

De gebruikte vergelijkingen om respectievelijk de potentiële evapo transpiratie ETp, potentiële bodemevaporatie Es^ en potentiële transpi ratie Etp te berekenen zijn als volgt:

E T

p -

f

i

E

o

ET.-.tsf tET,

(4)

1 2 IA b

4 EsP * f2 ETp <5>

bEt - (l-f2) ETp (6)

met: Eq - open-water-verdamping volgens Penman (cm d"^)

f^ - gewas factor (-)

(24)

De potentiële transpiratie zoals berekend met vergelijking (6) is feitelijk te hoog omdat de onderdrukking van de transpiratie tijdens bladnat-perioden hierin niet is aangegeven (zie 2.2.1). De potentiële waterontrekking uit de bodera is derhalve lager. Deze gereduceerde potentiële transpiratie (Etrp) is berekend volgens (van Grinsven et

al.,1987):

Et - Et - f, Ei (7

rp p 3

f3 - de fractie van de interceptie die transpiratie door

de huidmondjes verhindert tijdens blad-nat-perioden (-)

De totale potentiële gewasverdamping (Etot) is derhalve te berekenen

als

E _tot- Es + Et + Ei _p _rp ^ ^

of

E - Es + Et + (l-f,)-Ei tot P P

In vergelijking 9 is (l-f3).Ei de netto interceptie die boven de

eva-potranspiratie zoals berekend met vergelijking (4) opkomt (zie 2.2.1). De potentiële bodemverdamping (Esp) wordt door SWATRE gereduceerd als

functie van het aantal achtereenvolgens optredende droge dagen (met een Precipitatie < 1.0 cm d"1) en een bodemparameter (X) waarbij X - 0.35

cm d'1 (Belmans et al., 1983). De gereduceerde potentiële

bodemver-damping wordt berekend als:

Es . i

(V?Tl - ^)

(10)

a

met: t - het aantal opeenvolgende droge dagen (-)

Indien echter geldt:

(11) Esa > Es dan: Es - Es

(25)

De dampdruk aan het bodemoppervlak en in de atmosfeer worden in even wicht verondersteld, zodat met behulp van waarden voor infiltratie, potentiële bodemevaporatie, vochtspanning en doorlatendheid de actuele flux in het eerste compartiment kan worden berekend.

2.3 De wateronttrekkingsfunctie

De onttrekkingsterm S(h) in vergelijking (2) waarin de wateropname door de wortels is verdisconteerd is berekend volgens (Feddes et al., 1978):

S(h) - Q (h).S (12)

max

met: a (h) - opname reductie factor als functie van de

drukhoogte (-)

S _niâx- potentiële (maximale) waterontrekking door _^

de wortels (d )

De waarde van S wordt bepaald door de potentiële ea*apetranspiratie. In SWATRE bestaan twee mogelijkheden voor de verdeling van met de diepte binnen de wortelzône, te weten een constante waarde (Feddes et al., 1978) en een lineaire afnemende functie (Hoogland et al., 1981). In deze studie is de waarde van S _maxper laag i (S .) echter

bere-r max,i

kend op basis van de actuele wortelmassa verdeling zoals bepaald uit diverse studies (zie par. 3.2.1) volgens:

S _max,i. - Et . RWM. / DWZ _pi' (13) _v _'

met: RWM^ - relatieve wortelmassa in laag i d.w.z. de wortelmassa in deze laag gedeeld door de totale wortelmassa (-)

DWZ - de dikte van de wortelzône (cm)

De actuele transpiratie (waterontrekking) hangt af van het drukhoogte verloop. De functie a (h) is bepaald door een aantal empirische waarden zoals aangegeven in figuur 2.1.

(26)

Figuur 2.1 Het verloop ven de reductiefactor a (h) .1. functie v.n de drukhoogte. voor de waarden van hj t/m h4 zij verwezen naar

de tekst.

Boven de drukhoogte h.. en beneden de drukhoogte h4 vindt geen

waterop-plaats respectievelijk als gevolg van zuurstofgebrek en vochtge-brek. Tussen h, en h, Is de wateropname maximaal terwijl ln de trajec ten hl-h2 en h3-hft respectievelijk een lineair en een hyperbolisch

ver-loop is verondersteld.

De gebruikte waarden voor en h2 zijn respectievelijk -10 en -25 cm.

»e „aarde van ty het zgn. reductiepunt, is afhankelijk van de verdam-pingsvraag van de atmosfeer.

Bij hogere verdampingsvraag treedt reductie eerder op dat wil zeggen bij een lagere vochtspanning. De gebruikte waarden voor h3 zijn -500 cm

bij Et > 1 cm d"1 en -600 cm bij Etp < 1 cm d" .De gebruikte waarden

(27)

2.4 Onderrandvoorwaarden

De randvoorwaarde aan de onderzijde ligt bij het freatrisch vlak. Daar van dient of de positie als functie van de tijd bekend te zijn, m.a.w. de stijghoogte is gegeven (Dirichlet voorwaarde) of de flux die op het niveau van de grondwaterspielgel passeert dient bekend te zijn (Neumann voorwaarde). Beide onderrandvoorwaarden kunnen in SWATRE worden vast gelegd door invoer van:

- de dagelijkse grondwaterstand

- een grondwaterstand-afvoer (Q(h)) relatie

In deze studie is gekozen voor een gestandaardiseerd grondwaterstands-verloop op dagbasis. Daarbij gaat het model uit van de waterbalans met gelijke grondwaterstand tussen tweeopeenvolgende simulatie-stappen. Als het verschil tussen gemeten en berekende berging groter dan een bepaal de drempelwaarde is, wordt de grondwaterstand stapsgewijs verandert om de juiste waterbalans te berekenen. Een veranderde grondwaterstand re sulteert tevens in een hernieuwde berekening van de drukhoogte van de bovenliggende 4 bodemcompartimenten. Daarbij wordt verondersteld dat geen cappilaire opstijging meer plaats vindt boven deze compartimenten. In geval van zeer diepe grondwaterstanden wordt bij gebrek aan metingen onder het gebruikte bodemprofiel in de efflux in het laatste comparti ment gelijk gesteld aan de daar berekende doorlaatbaarheid (vrije drai nage) .

De Q(h) relatie die eveneens als onderrandvoorwaarde kan worden ge bruikt geeft het verband tussen de grondwaterstand beneden maaiveld en de af- of toevoer van grondwater door een horizontaal vlak dat net iets dieper ligt dan het diepste punt tot waar de grondwaterstand daalt (van Lanen, 1985). Het gebruik van een grondwaterstand-afvoerrelatie is ge test tijdens een voorstudie. Hierop wordt in par. 3.4 nader ingegaan.

2.5 Startwaarden

Tijdens de start van de simulatie is in het gehele profiel een onder druk van -100 cm (pF2) verondersteld. Verder is als initiële waarde voor h de gemiddelde voorjaarsgrondwaterstand (GVG) verondersteld, uitgaande van een simulatie die begint op 1 januari.

(28)

3 BEREKENING EN BEPALING VAN INVOERGEGEVENS

3.1 Benodigde gegevens

De benodigde gegevens voor toepassing van SWATRE op de gegeven bos-ecosystemen zijn weergegeven in tabel 3.1.

Tabel 3.1 Benodigde invoergegevens voor SWATRE.

Meteorologisch Gewasspecifiek Hydrologisch Bodemfysisch

P S GHG, GLG, GVG1^ K(0)-relatie

c

Eq f^ f2, f3, Q(h)-relatie Q(h)-relatie

DWZ, RWM

1) GHG - gemiddelde hoogste grondwaterstand GLG - gemiddelde laagste grondwaterstand GVG - gemiddelde voorjaars grondwaterstand

De betekenis van de verschillende afkortingen is weergegeven in het horige hoofdstuk. In de volgende paragrafen zullen achtereenvolgens de "Verschillende typen invoergegevens besproken worden.

Meteorologische gegevens

het kader van deze studie zijn de gegevens m.b.t. de neerslag (P) en °Pen-water-verdaniping (Eq) gerelateerd aan een gemiddeld hydrologisch

jaar. Dit is gedefinieerd als een reëel hydrologisch jaar wat qua neer lag som overeenkomt met het langjarig (30 jaar) gemiddelde voor Neder land (775 mm). Er is dus niet gerekend met een fictief jaar met een to tale neerslag van 775 mm waarbij de gegevens zijn gemiddeld omdat dit Eeen reële dagneerslag oplevert. Uit analyse van de regencijfers blijkt

dat de ruimtelijke variatie in de langjarige gemiddelde neerslag gering is (zie tabel 3.2) zodat gerekend is met één neerslagcijfer voor heel

(29)

Tabel 3.2 Gemiddelde 30 jarige neerslag (mm jr ^) bij (hoofd)weer-stations in Nederland.

Station Neerslag Station Neerslag Station Neerslag

(mm) (mm) (mm)

De Kooy 756 Schiphol 800 Vlissingen 748 Leeuwarden 787 de Bilt 815 Oudenbosch 775 Hoorn 771 Winterswijk 775 Eindhoven 746

Lelystad 775 Eelde 775 Venlo 720

Twente 768 Andel 769 Z.Liraburg(LU) 808

Bij de vaststelling van een gemiddeld hydrologisch jaar is de keuze ge vallen op de Bilt (1973) met een jaarneerslag van 779 mm. Dit kan als representatief voor Nederland worden beschouwd hoewel in de Bilt gemid deld meer neerslag valt (zie tabel 3.2). De verdeling van de neerslag over het jaar is weergegeven in figuur 3.1. Teneinde de invloed van de neerslagverdeling op de simulaties na te gaan is tevens gebruik gemaakt van de neerslagjaren Beek 1980 (765 mm) en Hulshorst 1979 (766 mm) (zie figuur 3.1). De vergelijking is overigens slechts gemaakt voor één bos-ecosysteem te weten grove den op een haarpodzolgrond, Z12 (zie par. 5.1).

Waarden van de neerslag zijn op dagbasis ingevoerd en van de open-water verdamping op decade basis. Aangezien beide gegevens in SWATRE op dag basis bekend moeten zijn is E binnen een decade constant

veronder-J o

steld.

3.3 Gewasspecifieke gegevens

3.3.1 Gewasparameters

De jaarlijkse waterbalans van een bos wordt in hoofdzaak bepaald door de toevoer via de neerslag en de totale verdamping middels interceptie, gewastranspiratie en bodemevaporatie. In het model wordt dit

(30)

60 NEERSLAG Beek, 1980 50 -M It UJ UJ 2 40 30 -20 H 0 50 1 00 1 50 200 250 300 350 DAG NEERSLAG de Bilt, 1 973 60 50

-!/)

S

_UJ 2 40 30 20 1 0

(31)

-gereguleerd door de gewasfactor (f^), de bodemevaporatiefractie (fg), de ratio tussen transpiratie en interceptie-verdamping (f3) en de in terceptiecapaciteit (Sß) (zie par. 2.2).

Waarden van deze parameters zijn in eerste instantie gebaseerd op lite ratuurgegevens. Daarnaast is tevens gebruik gemaakt van informatie over de Jaarlijkse waterbalans van de doorgerekende vegetatie-typen, tenein de de gewasparameters voor zover nodig bij te stellen op basis van deze gegevens (calibratie). Een overzicht van de hiertoe gebruikte litera tuurwaarden is gegeven in tabel 3.3.

Tabel 3.3 Literatuurwaarden voor het netto neerslagoverschot (NN), de actuele evapotranspiratie ET , de actuele _â

transpiratie Et en de interceptie-verdamping Ei _8i van bos, gras en heide in procenten van de neerslag

NN ET _a Et _a Ei Douglas 12(1) 88(1) 63(3) 38(4) Grove den 16(1) 84(1) 37(3) 35(4) Loofbos 14(1) 86(1) 41(3) 26(4) Heide 15(2) 85(2) - 20-30(4) Gras 25(2) 75(2) - 1.5(5)

(1) Brechtel & Scheele (1982), omgeving Frankfurt (gem. jaarlijkse neerslag 663 mm)

(2) Brechtel (1980), Berlijn

(3) Brechtel & Lehnhardt (1982), berekend m.b.v. meerdere Midden-Europese standplaatsen

(4) Leyton et al. (1967), Groot-Brittanië (5) Feller (1981)

Over actuele bodemevaporatie is weinig bekend. Roberts et al. (1980) noemen in dit verband waarden van 0.1 - 0.6 mm d"^- voor loofbos. De

actuele bodemevaporatie is onder Nederlandse omstandigheden geschat op 50-60 mm jr

(32)

Uit bovenstaande waarden blijkt dat douglas zich kenmerkt door een hoge transpiratie, terwijl grove den minder dan gemiddeld transpireert. Vol gens Roberts (1983) is de actuele transpiratie van alle bossen in de gematigde streken echter bij benadering gelijk aan 300-330 mm per jaar. Het neerslagoverschot zou dan in hoge mate bepaald worden door de hoe veelheid interceptie terwijl de transpiratie als percentage van de neerslag een vrij constante waarde heeft (ca. 38-42% bij een neerslag-hoeveelheid van 775 mm).

De gewasfactor (fl) is seizoensafhankelijk. Derhalve is onderscheid gemaakt in drie perioden n.l.:

Een zomerperiode vanaf eind oktober (dagnr. 300) tot april (dagnr. 120)

2- Een lente- en herfstperiode in respectievelijk mei (dagnr. 120-140) en september (dagnr. 270-300)

3. Een zomerperiode vanaf half mei tot eind augustus (dagnr. 140-270). De gebruikte waarden voor naaldbos (douglas en grove den), heide en 6ras zijn vermeld in tabel 3.4.

Tabel 3.4 Waarden voor de gewasfactor (f^) in afhankelijkheid van het seizoen

Einddag periode: 120 140 270 300 366 r

D°uglas _{0.5 0.7 0.9 0.7 0.5} 0 i'J Grove den _{0.3 0.5 0.9 0.5 0.3 V} Heide _{0.5 0.8 0.8 0.8 0.5}

Gras _{0.5 0.8 0.8 0.8 0.5}

De waarden van f^ gedurende de zomerperiode zijn gebaseerd op litera-tuurgegevens, te weten Whitehead en Jarvis (1981) voor douglas en van Dobben en Mulder (in publ.) voor grove den. Voor heide en gras is aan genomen dat de gewasfactoren hiervan gelijk zijn aan landbouwgewassen

De waarden van f buiten het groeiseizoen zijn schattingen per

vege-tatietype, rekening houdend met de waarde voor de jaarlijkse transpi-ie, zoals vermeld in tabel 3.3. De bodemevaporatiefractie (f

(33)

eveneens seizoensgebonden aangezien deze parameter voornamelijk afhan kelijk is van de aanwezigheid van bladeren en naalden (de bodembedek-kingsgraad). De gebruikte waarden voor douglas, grove den, heide en gras zijn gegeven in tabel 3.5.

Tabel 3.5 Waarden voor de fractie bodemevaporatie (f2) in afhankelijkheid van het seizoen

Einddag periode: 120 140 270 300 366

Douglas 1.0 0.5 0.5 0.5 1.0 0,7<"

Grove den 1.0 0.5 0.1 0.5 1.0 OyCj'i

Heide 1.0 0.1 0.1 0.1 1.0 cé

Gras 0.5 0. 0. 0. 0.5

Met uitzondering van gras is voor de winterperiode aangenomen dat er alleen sprake is van evaporatie. De waarden voor douglas en grove den zijn gebaseerd op veldwaarnemingen in respectievelijk Kootwijk en

Speuld (douglas) en Tongbersven, Hasselsven en Gerritsfles (grove den). De waarden van f^ in voor- en najaar zijn voor grove den wat verhoogd in vergelijking tot het zomerseizoen teneinde de transpiratie door de kruidlaag mee te nemen. Deze transpiratie vindt namelijk plaats aan het

maaiveld en is niet verdisconteerd in de f^ waarde die slechts betrek king heeft op de transpiratie door de bomen. Onder douglas is de f^ waarde niet verandert^ in voor- en najaar aangezien hier nauwelijks sprake is van een kruidlaag.

Bij de selectie van f^ en f^ waarden voor loofbos is onderscheid ge maakt in drie perioden: (1) Een volledig ontwikkeld bladerdek van 22 mei tot 30 september; (2) Een periode van blad ontwikkeling in de lente van 7 tot 21 mei en van bladval in de herfst van 1 tot 15 oktober; en (3) Een volledig bladloze periode van 15 oktober tot 7 mei. Geselec

teerde waarden voor f^ zijn respectievelijk 0.9(1), 0.7(2) en 0.5(3) en voor f2 0.1(1), 0.5(2) en 1(3) (van Grinsven et al., 1987).

De gebruikte waarden voor de transpiratie-interceptie ratio (f^) en de interceptie-capaciteit (Sc) zijn aangegeven in tabel 3.6.

(34)

Tabel 3.6 Berekende en uit de literatuur verkregen waarden voor de interceptie als percentage van de bruto-jaarneerslag bij de gebruikte literatuurwaarden voor de transpiratie-interceptie ratio f3 en de transpiratie-interceptie-capaciteit (Sc)

Douglas Grove den Eik Heide Gras

f j < 0 _S .1 c (mm d ) berekend literatuur 0.33 0.5 0.8 0.66 0.8 2.1 1.6 0.8 1.4 1.0 39.1 35.1 22.6 10.0 6.0 38 35 26 20-30 1.5

Waarden van zijn gebaseerd op van Roestel (pers. comm.) terwijl de Sc waarden gebaseerd zijn op literatuurgegevens te weten Mitscherlich en Holl (1970) voor douglas en grove den, van Grinsven et al. (1987)

voor eik, Leyton et al. (1967) voor heide en Zinke (1967) voor gras. De Sc waarden in tabel 3.6 hebben feitelijk betrekking op een regenbui. In

navolging van Massmann (1983) is echter aangenomen dat per dag maximaal

één regenbui valt waardoor de waarden gelijk zijn aan de interceptie op dagbasis (zie ook par. 2.2.1).

In tabel 3.6 zijn tevens het berekende en uit de literatuur verkregen interceptiepercentage gegeven. De jaarlijkse interceptie waarden bere

kend met het Massman-oodel blijken goed overeen te komen met de litera

tuurwaarden in tabel 3.3. Voor heide is de berekende interceptie minder dan de literatuurwaarde, omdat de bodembedekking minder is dan 100%.

Vo°r gras is de interceptie daarintegen hoger dan in tabel 3.3 is ver-aeld. omdat voor het hoge gras in veenvegetaties een hogere intercep

tie-factor geldt. Het model blijkt overigens erg gevoelig te zijn voor

(35)

3.3.2 Bewortelingsdiepte en bewortelingspatroon

Wat de bewortelingsdiepte (effectieve wortelzône) betreft is aangenomen dat dit voor bossen alleen afhankelijk is van het bodemtype en niet van de boomsoort. Verder zijn de volgende vuistregels aangehouden (van den Burg, pers. comm.).

1. Bij bossen op podzol- en eerdgronden is de bewortelingsdiepte gelijk aan de verwerkingsdiepte. Indien daaronder echter een B3- of een sterk lemige C-horizont voorkomt is de beworteling ca. 10-20 cm dieper.

2. Bij bossen of stuifzand is een bewortelingsdiepte van 20 cm aange houden voor vlakvaaggronden (uitgestoven laagte) en van 70 cm voor duinvaaggronden (opgestoven hoogte).

3. De bewortelingsdiepte van heide en grasland is gelijk aan de dikte van de A-horizonten.

De waarden voor de bewortelingsdieptes zijn weergegeven in bijlage 1 bij de profielbeschrijvingen van de doorgerekende bodemtypen. Voor hei de fluctueert de worteldiepte over het algemeen tussen de 15 en 25 cm en voor bos tussen 20 en 80 cm.

De wateropname voor transpiratie wordt over het bodem-profiel verdeeld via de wortelbiomassa op diverse diepten. De verdeling van de wortels verschilt per plantensoort en per bodemtype. Voor de verdeling van de fijne-wortelbiomassa (< 5 mm diameter) is gebruik gemaakt van litera tuurgegevens van Ligthart (1986), Hiege (1985) en Oterdoom et al. (in voorber.) voor naaldbos en van Breemen et al. (1988) voor loofbos. Voor heide en gras is een homogene verdeling over de wortelzône veronder steld. De uit bovengenoemd studiemateriaal geschematiseerde wortelver deling is gegeven in tabel 3.7 voor naalbos en in tabel 3.8 voor loofbos.

De potentiële wateronttrekking door transpiratie is evenredig met het percentage aanwezige fijne wortels in de betreffende bodemcompartimen ten (zie vergl. 13). In paragraaf 5.2 wordt de gevoeligheid voor de wortelverdeling van het simulatie-model SWATRE toegelicht.

(36)

Tabel 3.7 Procentuele verdeling van fijne wortel-biomassa over de bodemcompartimenten voor naaldbos

Naaldbos compartiment diepte wortelzône 20 30 60 70 o-io cm 65 60 50 45 45 10-20 cm 35 30 20 20 15 20-30 cm 10 10 10 10 30-40 cm 10 10 10 40-50 cm 5 5 5 50-60 cm 5 5 5 60-70 cm 5 5 70-80 cm 5

Tabel 3.8 Procentuele verdeling van fijne wortel-biomassa over de bodemcompartimenten voor loofbos

Loofbos compartiment diepte wortelzône 20 30 60 70 80 0-10 cm 60 45 30 25 25 10-20 cm 40 35 20 20 20 20-30 cm 20 20 20 15 30-40 cm 15 15 15 40-50 cm 10 10 10 50-60 cm 5 5 5 60-70 cm 5 5 70-80 cm 5

(37)

3.4 Hydrologische gegevens

Hydrologische gegevens hebben betrekking op de positie van of de flux door het freatisch vlak. Beide mogelijkheden worden in de volgende sub paragrafen besproken. Zowel bij het gebruik van actuele grondwater-standsgegevens als van Q(h) relaties is een eerste indicatie over de gemiddelde hoogte en fluctuatie in grondwaterstand onder de verschil lende bodemtypen noodzakelijk. Dit is gebaseerd op de grondwatertrap (Gt) die informatie geeft over de GHG, GLG en GVG. Waarden hierover

zijn in bijlage 1 gegeven voor alle onderscheiden bodemtypen in deze studie. Daarbij heeft overigens een sterke schematisatie plaatsgevonden

aangezien de Gt op de 1:250 000 bodemkaart niet wordt aangegeven. In formatie over de grondwaterstand op deze kaartschaal is slechts zeer globaal in termen van ondiep en diep. De wijze waarop deze informatie is vertaald in een GHG, GVG en GLG is weergegeven in tabel 3.9. De do minante Gt voor de onderscheiden bodemtypen is onderstreept (F. de Vries, pers. comm.). De relatie tussen Gt en GHG, GVG en GLG is geba seerd op Bouma (1979).

Tabel 3.9 De relatie tussen GHG, GVG, GLG en grondwateraanduidingen op de bodemkaart 1:250 000

Kaart 1:250 000 Kaart 1:50 000

Grondwater Bodem Gt GHG GVG GLG

Zeer ondiep - I. II 10 20 45

Vrij ondiep Z20, V7 III 20 50 110

* * •

Matig diep Z21, Z23 II , III , Y, v 30 60 140 Vrij diep Z8, Z8g, Z8x, Z18 IV, VI 60 90 160

Diep Z12, Z16 VII 100 130 200

(38)

3.4.1 Grondwaterstand-afvoerrelaties

Aangezien het gebruik van actuele grondwaterstanden voor regionale toe-Passing een probleem leek is allereerst het gebruik van de Q(h) relatie

grondwaterstand wordt door Ernst & Feddes (1979) beschreven in een ex ponentiële functie volgens:

Waarden van a, ß _{en y, gebaseerd op door Ernst & Feddes (1979) gegeven} relaties voor een aantal zandgebieden met toenemende ontwateringsdiepte

gegeven in tabel 3.10 (van Lanen, pers. comm.).

Tabel 3.10 Waarden van u, |3 en 7, voor een aantal zandgebieden in Nederland (naar Ernst & Feddes, 1979)

Gebied a ß 7

als onderrandvoorwaarde gestest. Deze relatie tussen basisafvoer en

q — grondwaterafvoer h — grondwaterstand °» ß> 7 — parameters (cm d ^) (cm) (cm d \ cm, cm d ^)

Oostelijk N-Brabant (beekdal) West Salland

Achterhoek Geldrop-Leende Oost Salland

Oostelijk N-Brabant (rug)

-0.710 -0.0380 0.07 -0.696 -0.0276 0.04 (III, V) -0.805 -0.0330 0 -0.714 -0.0238 0 (VI) -0.247 -0.0138 -0.01 (VII, VII*) -0.133 -0.01 -0.03

Tussen haakjes is de meest voorkomende Gt-klasse van het betreffende ge bied vermeld. In het kader van deze studie is allereerst voor één bo demtype nagegaan in hoeverre de functie parameters bijgesteld moesten "worden wanneer aan de volgende eisen werd voldaan:

(39)

1) De beginwaarde en eindwaarde voor de grondwaterstand (de GVG) na één simulatie- jaar dient gelijk te zijn.

2) Over het hydrologisch jaar mag geen netto-bergingsverschil worden berekend.

De afvoerrelatie is iteratief bijgesteld totdat aan deze eisen werd voldaan. De simulatie is uitgevoerd voor een grove den op een vlakvaag-grond (Z23) met een Gt V (GVG - 60 cm-mv). De resultaten zijn weergege ven in tabel 3.11 en laten een sterke aanpassing zien van de parameters a e n ß .

Tabel 3.11 Verkleining van het bergingsverschil over het hydrolo gisch jaar door h e t bijstellen v a n d e parameters a _{e n}ß van de grondwaterstand-afvoerrelatie RUN a _ß berging (cm) Grondwaterstand dag 365 (cm-mv) 1 -0.696 -0.0276 -6.81 -100.0 2 -0.710 -0.038 -9.01 -80.0 3 -0.6 -0.038 -2.40 -77.9 4 -0.6 -0.045 -0.95 -67.8 5 -0.6 -0.05 -0.26 -62.1

Het gesimuleerde grondwaterstandsverloop met de oorspronkelijke (run 1) en de geoptimaliseerde parameterwaarden a en ß _{(run 5) is weergegeven} in figuur 3.2.

Uit tabel 3.10 en 3.11 blijkt dat de verschillen met de oorspronkelijke parameterwaarden groter zijn dan die tussen de gebieden met verschil lende Gt-klassen onderling. Een aparte Q(h)-relatie per Gt-klasse werd daarom door ons afgewezen. Wel is het verschil van de uiteindelijk ge bruikte onderrandvoorwaarde met het gebruik van een Q(h)-relatie verge leken (zie par. 5.3).

(40)

Ol 170 1 8 0 190 200 -0 50 1 00 1 50 200 250 300 350 dag

Figuur 3.2 Het gesimuleerde grondwaterstandsverloop onder een vlakvaaggrond voor standaardwaarden (1) en geoptimali seerde waarden ( 2 ) v a n a e n ß .

3.4.2 Grondwaterstandsverloop

Allerôcrst is nagegaan in hoeverre aan de onderscheiden Gt-kl&ssen een actueel grondwaterstandsverloop kan worden toegekend op basis van stam-buisgegevens van DGV-TN0 voor het jaar 1973 (het gekozen hydrologisch jaar). Extra eisen die daarbij werden gesteld zijn:

Het bodemgebruik dient bos te zijn aangezien het grondwaterstands-verloop onder bos nogal afwijkt van cultuurgewassen (van Lynden, pers. comm.).

2. De begin-eind-waarde van de grondwaterstand dienen dichtbij elkaar t© liggen teneinde het bergingsverschil ovei een jaar zo klein moge lijk te houden.

(41)

grondwaterstands-*

verloop voor alle gegeven Gt-klassen (III, V, VI, VII en VII ) niet aanwezig te zijn, gegeven bovengenoemde randvoorwaarden. Derhalve is hiervan een benadering gemaakt op basis van één grondwaterstandsverloop dat redelijk aan de eisen voldeed. Het betreft de metingen van grondwa terstandsbuis L14 op kaartblad 45G. De betreffende buis bevindt zich in een hoge enkeerdgrond onder bos op enige afstand van de rivier de Aa in Noord-Brabant. De Gt-klasse is VII. Het verloop van de grondwaterstand is aangegeven in tabel 3.12 onder het kopje stambuis. Het verloop van de grondwaterstand laat zien dat begin- en eind-grondwaterstand rede lijk overeenkomen. Lage grondwaterstanden in de nazomer komen overeen met het algemene beeld dat grondwaterstanden in het groeiseizoen te zien geven.

Het grondwaterstandsverloop van de overige genoemde Gt-klassen is op basis van deze stambuisgegevens als volgt benadert: Allereerst is het grondwaterstandsverloop in de stambuis geïndexeerd door transformatie van de 14-daagse standen volgens

i - Xi - X / a (14)

met :

i - index (-)

X^ - actuele grondwaterstand op tijdstip t^ (cm)

X - gemiddelde grondwaterstand (cm)

a - standaardafwijking ten opzichte van de gemiddelde

grondwaterstand (cm)

De index i beschrijft het grondwaterstandsverloop op basis van de ratio van de afwijking van het gemiddelde op tijdstip t^ en de standaardaf wijking.

Met dezelfde functie zijn de indices vervolgens gebruikt voor het bere kenen van het grondwaterstandsverloop voor de Gt-klassen III, V, VI en

*

VII volgens

(42)

Tabel 3.12 Het berekende grondwaterstandsverloop (cm onder maaiveld) voor 5 Gt-klassen op basis van geïndexeerde gegevens van stambuis L14

Dagnr. Stambuis Index Gt-klasse

III V VI VII VII *

14 165 .0 -65.5 -85.6 -110.5 -150.5 -250.5 28 161 -0.1 -60.8 -79.9 -105.4 -145.4 -245.4 44 95 -1.8 -2.7 -8.9 -40.8 -80.8 -180.8 62 ₁₂₄ _-1.4 _-17.8 _-27.4 -57.6 -97.6 -197.6 73 ₁₃₄ _-1.0 _-29.5 _-41.6 _-70.5 _-110.5 -210.5 87 ₁₅₃ _-0.4 _-51.5 _-68.5 _{-95.0 -135.0 -235.0} 104 ₁₄₅ _-0.7 _-42.2 _-57.2 _{-84.7 -124.7 -224.7} 118 ₁₄₁ _-0.8 _-37.6 _-51.5 _-79.5 _{-119.5 -219.5} 134 ₁₃₆ _-1.0 _-31.8 _-44.4 _{-73.1 -113.1 -213.1} 148 ₁₅₄ _-0.4 _-52.7 _-70.0 _{-96.3 -136.3} _-236.3 165 ₁₆₅ _0. _-65.5 _-85.6 _{-110.5 -150.5 -250.5} 179 ₁₈₂ _0.6 _{-85.2 -109.7 -132.5 -172.5 -272.5} 195 ₁₉₄ _1.0 _{-99.2 -126.7 -147.9 -187.9 -287.9} 209 ₁₉₀ _0.9 _{-94.5 -121.1 -142.8 -182.8 -282.8} 226 ₁₈₃ _0.6 _{-86.4 -111}.1 -133.7 -173.7 -273.7 240 ₂₀₅ _1.4 -111.9 -142.3 -162.1 -202.1 -302.1 257 ₂₁₁ _1.6 -118.9 -150.9 -169.9 -209.9 -309.9 271 ₂₁₀ _1.5 _{-117.7 -149.4 -168.6} -208.6 -308.6 287 ₂₀₅ _1.4 _-111.9 _{-142.3 -162.1 -202.1 -302.1} 301 ₁₈₅ _0.7 _{-88.7 -114.0 -136.3 -176.3 -276.3} 318 ₃₁₈ _0.6 _{-84.1 -108.3 -131.2 -171.2 -271.2} 332 ₁₇₇ _0.4 _{-79.4 -102.6 -126.6 ,-166.0 -266.0} 348 ₁₄₈ _-0.6 _-45.7 _-61.4 _-88.6 _-128.6 _-228.6 362 ₁₄₅ _-0.7 _-42.2 _-57.2 _{-84.7 -124.7 -224.7} 379 ₁₂₅ _-1.3 _-19.0 _-28.8 _-58.9 _-98.9 _-198.9

(43)

De gemiddelde grondwaterstanden (X) en standaard deviaties (a) van de Gt-klassen zijn daarbij gelijk verondersteld aan respectievelijk

(GLG+GHG)/2 en GLG-GHG/2.6. Dit laatste is gebaseerd op de aanname dat het bodemgedeelte binnen GLG en GHG 80% van de 14-daagse grondwater standsmetingen omvat (v.d. Sluijs, pers. comm.). Door de indices te ver menigvuldigen met de genoemde variantie en vervolgens te verhogen met de gemiddelde grondwaterstand is voor de 5 Gt-klassen het grondwater

standsverloop berekend (zie tabel 3.12 + fig. 3.3).

Figuur 3.3 Het berekende grondwaterstandsverloop voor vijf Gt-klassen met de indices methode

Voor alle Gt-klassen komen ca. 3 waarden onder de GLG resp. boven de GHG uit, zodat overeenstemming met de definitie van deze waarden be reikt is. Deze methode is bij de verdere berekeningen gebruikt.

(44)

3.5 Bodemfysische gegevens

De benodigde bodemfysische gegevens betreffen K(ô) en 0(h) relaties per onderscheiden bodemcompartiment ( horizont) van de doorgerekende bodem typen. Waarden van deze bodemfysische karakteristieken zijn gebaseerd op vertaalfuncties met bodemkenmerken die standaard in het kader van de bodemkartering worden bepaald te weten textuur (lutum- en leemgehalte en M50) en organische stofgehalte. Daarbij is voornamelijk gebruik gemaakt van de zgn. 'Staringreeks' (Wösten et al., 1987). Deze

onderscheiden voor zand-, klei- en veengronden een aantal bodemfysische bouwstenen onderverdeeld naar bovengrond (effectieve wortelzône) en ondergrond in relatie tot de genoemde bodemkenmerken. De bodemfysische bouwstenen die in het kader van deze studie zijn gebruikt, zijn

aangegeven in tabel 3.13.

Tabel 3.13 Indeling van de gebruikte bouwstenen uit de 'Staringreeks' naar leem, organische stof en mediaan van de zandfractie (M50) voor zandgronden (naar Wösten et al., 1987)

Bouwsteen _{Boven Onder Leem(%) Org.stof(%) M50(um)}

grond grond B 0

Leemarm, zeer fijn BI 01 0-10 0-15 0-3 105-210 tot matig fijn zand

Zwak lemig, zeer fijn B2 02 10-18 0-15 0-3 105-210 tot matig fijn zand

Sterk lemig, zeer fijn B3 03 18-33 0-15 0-3 105-210 tot matig fijn zand

Grof zand B5 * 05 - 0-15 0-3 210-2000

Keileem - 06 0-50 0-15 0-3 50-2000

Veen _B16 ₀₁₆ - 23-100 35-100

-De bouwsteen B5 is met een * aangegeven omdat hiervan nog geen gege vens in de 'Staringreeks' zijn opgenomen. Voor deze bouwsteen is wat

(45)

vochtkarakte-ristieken zoals gegeven door Krabbenborg et al. (1983). Wat de K(h) relatie betreft is hierbij gebruik gemaakt van gegevens vermeld door Bloemen (1980).

De betreffende K(h) en 9(h) relaties behorende bij de bouwstenen in tabel 3.13 zijn aangegeven in tabel 3.14.

- 1 3 - 3

Tabel 3.14 Waarden van K (cm d ) en 9 (cm cm ) voor de onderscheiden bouwstenen voor bovengronden (B) en ondergronden (0) bij 13 waarden van h

h pF Bouwsteen: (cm) BI B2 B3 B5* K 9 K 9 K 9 K 0 1 0.0 10 1.0 20 1.3 31 1.5 50 1.7 100 2.0 250 2.4 500 2.7 1000 3.0 2500 3.4 5000 3.7 10000 4.0 16000 4.2 33.34 0.371 12.47 0.364 5.62 0.357 3.34 0.347 0.99 0.280 8.7E-2 0.201 6.5E-3 0.130 9.5E-4 0.098 1.4E-4 0.074 8.8E-6 0.054 1.4E-6 0.043 2.2E-7 0.034 7.7E-8 0.030 32.21 0.432 4.56 0.401 2.42 0.392 1.38 0.381 0.77 0.351 1.4E-1 0.276 8.4E-3 0.203 1.9E-3 0.155 6.3E-4 0.118 1.7E-4 0.087 6.2E-5 0.067 2.7E-5 0.053 1.2E-5 0.045 17.81 0.449 3.88 0.428 1.97 0.416 1.14 0.406 0.67 0.391 2.3E-1 0.342 2.7E-2 0.249 2.8E-3 0.193 6.5E-4 0.152 1.6E-4 0.115 5.8E-5 0.093 2.4E-5 0.076 1.2E-5 0.067 160.04 0.462 12.93 0.383 4.20 0.344 1.95 0.311 0.47 0.265 6.3E-2 0.205 2.8E-3 0.142 3.4E-4 0.110 6.7E-5 0.093 2.0E-5 0.078 5.1E-6 0.065 1.4E-6 0.055 4.9E-7 0.045

(46)

vervolg tabel 3.14 h pF Bouwsteen: (cm) B16 01 02 03 Kö K 9 K 0 K 9 1 0.0 13.44 0.733 99.67 0.354 63.88 0.381 44.58 0.347 10 1.0 1.79 0.677 24.03 0.316 15.13 0.354 6.82 0.321 20 1.3 0.88 0.658 10.10 0.303 8.40 0.340 3.64 0.308 31 1.5 0.43 0.644 5.10 0.286 5.52 0.327 2.06 0.295 50 1.7 0.23 0.627 1.26 0.242 2.68 0.304 1.01 0.272 100 2.0 6.5E-2 0.589 7.5E-2 0.121 2.9E-1 0.197 2.3E-1 0.194 250 2.4 8.4E-3 0.505 8.7E-4 0.056 2.6E-3 0.099 3.0E-2 0.111 500 2.7 1.8E-3 0.409 1.1E-4 0.037 3.0E-4 0.073 1.7E-3 0.075 1000 3.0 4.1E-4 0.303 2.4E-5 0.027 3.8E-5 0.057 3.2E-4 0.055 2500 3.4 1.0E-4 0.221 4.7E-6 0.020 5.6E-6 0.046 5.0E-5 0.041 5000 3.7 4.0E-5 0.176 1.0E-6 0.016 1.4E-6 0.039 1.1E-5 0.032 10000 4.0 1.7E-5 0.145 2.6E-7 0.013 3.1E-7 0.033 3.0E-6 0.026 16000 4.2 1.0E-5 0.129 6.3E-8 0.011 8.2E-8 0.029 7.9E-7 0.023

(47)

vervolg tabel 3.14 h pF Bouwsteen: (cm) 05 06 016 K e K 9 K e 1 0.0 223.20 0.332 5.48 0.412 14.66 0.878 10 1.0 43.59 0.303 0.44 0.387 0.92 0.819 20 1.3 6.65 0.254 0.13 0.375 0.30 0.803 31 1.5 1.12 0.191 0.08 0.364 0.15 0.789 50 1.7 0.10 0.114 0.05 0.355 0.07 0.755 100 2.0 63.0E-3 0.076 2.2E-2 0.337 2.1E-2 0.709 250 2.4 31.6E-4 0.046 6.9E-3 0.303 3.1E-3 0.569 500 2.7 53.3E-5 0.035 3.0E-3 0.276 9.2E-4 0.450 1000 3.0 17.2E-6 0.027 1.5E-3 0.253 3.0E-4 0.378 2500 3.4 21.0E-6 0.020 4.3E-4 0.222 8.5E-5 0.296 5000 3.7 52.0E-7 0.016 1.9E-4 0.198 3.5E-5 0.244 10000 4.0 15.2E-8 0.012 8.4E-5 0.175 1.3E-5 0.211 16000 4.2 31.3E-8 0.010 5.4E-5 0.164 7.0E-6 0.185

Vaarden van het lutum, leem en organische stofgehalte en de M50 voor de onderscheiden horizonten in de onderzochte bodemtypen zijn aangegeven in de profielschetsen in bijlage 1. Op basis hiervan zijn uit de profiel schetsen zogenaamde bodenfysische profielen afgeleid zoals aangegeven in figuur 3.4. Vergelijking van de verschillende bodemfysische profielen laat zien dat er grote overeenkomsten bestaan tussen respectievelijk Z6 (grofzandige holtpodzol), Z13 (grofzandige haarpodzol) en Z28

(grofzan-dige duinvaaggrond enerzijds en Z12 (fijnzan(grofzan-dige haarpodzol) en Z27 (fijnzandige duinvaaggrond) anderzijds.

(48)

Bodem V7 20 50 1 1 0 -A1 c11 C12 Vegetatie Heide Grasland "E33B16 jshs; ghg zïfv+st g vg t' 'fr* 1 SüJ^j-GLG Bodem Z5 200 230 300 Vegetatie Bos ||g| Ap B2 70 Cl Heide B3 B2 02 55^83 ' •- •»' J 03 Bodem 26 o 15 «O-60 02 1000 GHG GVG GLG 2000 A1 B2p B3 c11 Vegetatie Bos Heide B5' 05 ^B5" 05 ghg gvg lglg

Bodem Vegetatie Bodem Vegetatie Bos Bodem Z8g o 20 60 ₇₀ 90-100 160 160 S Vegetatie Heide B2 ^^13— PA®. Dig B2 02 •GHG 01 •GVG 05 -GLG Bodem Vegetatie Z8g —t> Bos B2 4ghg • d ib 160-05 GLG Bodem Vegetatie Z8x —C> Bos o 20 60 80 100 130 200 Bodem Z12 Ap B2 Vegetatie Heide Vegetatie Bos B3 Cu C12g GLG 200-"-» GLG Bodem Z13 \i

**°WÊ*£**

2 3$ i Vegetatie Heide 60 + 200 230 B22 B3 C11 1 GVG 230 Cl2g B5' Vegetatie Bos 05 ghg 200

(49)

Bodem Vegetatie Z18 Heide B2 25 40 ₅₀ 60' 90- 160-PPPAan1 É§ÉA.n2 '///'//. Aar flA<b Aid.... Cigb :+ GHG GVG 02 40 60 60 »0 Bodem Z18—C> 'mm _{W^fZ'A. A»np} zz/zzA A 1b Vegetatie Bos Ç23S-B2H... GLG 160 C12g Bodem Z20 0 -.20 b2 25 35 - 50 ghg -gvg 02 110 Vegetatie Heide Grasland Bodem Z20-O ^lB3 °fp(A,. ! jB2 <4^1 GHG 1O-0KÏ~4Ï-,_{• '}_lm _tOfAZA v--\ 1 GH c1*>3oi -j-GV '30-! GLG Ciig 2S-P 30 80-«O Bodem Z21 \p Vegetatie Bos Heide wn,. CÜg C12g B2 ssssv

_li

02

il

Bodem Z23 B2 •GHG GVG 60-02 -GIG 1*» Al C11 C12g Vegetatie Bos Heide Bi Oi Bi + GHG GVG O' GLG Bodem 22 7 Vegetatie Bos Heide Bodem 100 200 230- 300-Al C11 80 Ci2g is B1 01 B1 Bodemprofiel

* A.Al,A2.A1b. A»n1. A»n2 Ap, Aanp • B2.B2b, B2h, B22, B3 ES B2p (A1 + B2IP dhd c rrrn c1.cn.c12 C1g,ClBb C11g.C12g.Cl1gb DB D ra on Z28 Vegetatie Bos Heide 01 -GHG 200 • GVG 230-GLG 300 Al C11 70 C12g IS-B5* 05 01 B5-05 01 -GHG 4- GVG GLG Bodemfysisch profiel I 1 BI Bi 1 ! B2 E23 B3 —] B5-B16 l-'-'-l 01

ES3

02 F ' :1 03 F"7! 05 E23 os ra oie

Figuur 3.4 De bodemfy»lache acheaatlaatle van de doorgerekende bodemprofielen

(50)

4 RESULTATEN EN DISCUSSIE

4.1 De jaarlijkse waterbalans

De resultaten van de waterbalans zijn in 3 processen samen te vatten, namelijk de verdamping, de waterflux aan de onderrand van het bodem systeem en de bergingsverandering in de onverzadigde zóne.

De verdamping valt uiteen in interceptie, bodemevaporatie en transpira tie. Waarden voor de interceptie, bodemevaporatie en potentiele tran spiratie worden alleen bepaald door het vegetatietype middels de gewas parameters Sc, fr f2 en f3. Wat de bodemevaporatie betreft geldt dit

niet slechtste potentiële waarden die alleen bepaald worden door de bodemevaporatiefractie (fj), maar ook de actuele waarden die haast de waarde van f£ ook door de waarde van A worden bepaald. Bij de bereke

ning van de gereduceerde potentiële evaporatie is slechts één waarde van \ gebruikt n.l. 3.5 mm d-1 (zie par. 2.2.2). In werkelijkheid zal

deze waarde afhangen van het bodemtype maar hierover zijn geen gege vens. De berekende jaartotalen voor de verschillende verdampingscompo nenten voor de onderscheiden vegetatietypen zijn weergegeven in tabel 4.1. Daarbij dient vermeld te worden, dat voor loofbos en grove den

interceptie door de Kruidenlaag in rekening is gebracht, die resp. 5 en 10% van de neerslag bedraagt. Dit is van belang, gezien de weelderige kruidenvegetatie in deze relatief lichte, open bostypen.

Tabel 4.1 De interceptie, potentiële transpiratie en bodemevaporatie, van de doorgerekende vegetatietypen (mm jr" )

Proces Douglas Grove den Loofbos Heide Gras Kaal

Interceptie 305.1 273.8 175.9 77.6 46.4 0.0 Transpiratie 416.6 377.9 396.5 323.7 .450.1 0.0 Bodemevaporatie :

" potentiëel 96.9 90.0 98.1 111.3 37.4 703.5 " actueel 56.4 74.5 54.7 85.3 33.1 199.3